Princípio do efeito piezoelétrico e sua aplicação de cerâmica piezo

Quando alguns dielétricos são deformados por uma força externa em uma determinada direção, a polarização ocorre dentro deles, e encargos opostos positivos e negativos aparecem nas duas superfícies opostas. Quando a força externa é removida, ela retornará ao estado sem carga. Este fenômeno é chamado de efeito piezoelétrico positivo. Quando a direção da força muda, a polaridade da carga muda. Pelo contrário, quando um campo elétrico é aplicado na direção de polarização do dielétrico, esses dielétricos também são deformados, e a deformação do dielétrico desaparece após o campo elétrico é removido. Este fenômeno é chamado de efeito piezoelétrico inverso ou eletrossistro. Cerâmica piezoelétrica são, na verdade, uma cerâmica ferroelétrica polarizada com efeito piezoelétrico. É um novo material para informações. Cerâmica piezoelétrica são um tipo de cerâmica funcional.

Primeiro, o princípio do efeito piezoelétrico:
O princípio do efeito piezoelétricoPZT PIEZO CERÂMICO.É que, se uma pressão é aplicada ao material piezoelétrico, ele gera uma diferença potencial (referida como um efeito piezoelétrico positivo) e vice-versa, um estresse mecânico (chamado de efeito piezoelétrico inverso) é gerado. Se a pressão for uma vibração de alta freqüência, uma corrente de alta frequência será gerada. Quando um sinal elétrico de alta freqüência é aplicado a uma cerâmica piezoelétrica, é gerado um sinal acústico de alta frequência (vibração mecânica), que é o que costumamos chamar um sinal ultrassônico. Ou seja, a cerâmica piezoelétrica tem a função da conversão e conversão inversa entre energia mecânica e energia elétrica, e essa relação mútua é realmente muito interessante. Materiais específicos podem gerar campos elétricos devido à deformação mecânica, ou deformação mecânica devido ao campo elétrico. Este efeito inerente de acoplamento mecânico-elétrico torna os materiais piezoelétricos amplamente utilizados em engenharia. Por exemplo, materiais piezoelétricos foram usados ​​para fazer estruturas inteligentes. Além das capacidades auto-sustentadoras, tais estruturas têm funções como autodiagnóstico, auto-adaptação e auto-cura, e desempenham um papel importante no futuro projeto de aeronaves.

2. Material piezoelétrico
O efeito piezoelétrico de materiais piezoelétricossensor de disco piezo.É devido ao arranjo especial de átomos na treliça de cristal, o que torna o material ter o efeito de acoplar o campo de estresse e o campo elétrico. Dependendo do tipo de material, os materiais piezoelétricos podem ser classificados em cristais únicos piezoelétricos, policristais piezoelétricos (cerâmica piezoelétrica), polímeros piezoelétricos e materiais compósitos piezoelétricos. De acordo com o formulário de material específico, ele pode ser dividido em dois tipos: material piezoelétrico e filme piezoelétrico.

3. Cristal único piezoelétrico
Cristais únicos piezoelétricos são principalmente transistores de ferro. Também estão incluídos quartzo, sulfeto de cádmio, óxido de zinco, nitreto de alumínio e outros cristais. Esses cristais ferroelétricos incluem um transistor de oxigênio com um octaedro de oxigênio, como cristal de titanato de bário, niobato de lítio com uma estrutura de niobato de lítio, rutenato de bismuto e cristal de rutenato de estrôncio tendo uma estrutura de bronze de tungstênio. Um transistor ferroelétrico está contendo uma ligação de hidrogênio, tal como fosfato di-hidrígivo de potássio, fosfato di-hidrogênio de amónio e cristais de fosfato de hidrogénio de chumbo (e fosfato de estriamento de chumbo). Um crystal de titanato de bário ou como ter uma estrutura em camadas. Atualmente, o transistor não-ferroelétrico mais utilizado de quartzo, ferro típico transistor de pressão lítio niobato e bismuto rutenato.

4. polímero piezoelétrico.
Já em 1940, a União Soviética descobriu que a madeira era cerâmica piezoelétrica.Piezoeletricidade foi encontrada em tecidos como Ramie, Bambu De Seda, Ossos Animais, Pele e Vasos Sanguíneos. Em 1960, a piezoeletricidade de polímeros sintéticos foi descoberta. Em 1969, verificou-se que o polivinilideno flúor após a eletrodeposição tem forte piezeletricidade. Os materiais com propriedades piezoelétricas fortes incluem PVDF e seus copolímeros, fluoreto de polivinilo, cloreto de polivinilo, poli-γ-metil-l-glutamato e nylon-11.

5. Materiais compósitos piezoelétricos
Compósitos piezoelétricos são materiais piezoelétricos que são agravados de dois ou mais materiais. Compósitos piezoelétricos comuns são compostos de duas fases de cerâmicas piezoelétricas e polímeros, como epóxi reativo de fluoreto de polivinilideno. Este material compósito combina os pontos fortes de cerâmica e polímeros piezoelétricos, possui excelentes propriedades de flexibilidade e processamento, e tem uma baixa densidade e é fácil de combinar a impedância acústica com ar, água e tecidos biológicos. Além disso, os compósitos piezoelétricos também têm uma alta constante piezoelétrica. Compostos piezoelétricos têm uma ampla gama de aplicações nos campos de médicos, sensores e medições.

Aplicação de efeito piezoelétrico da cerâmica piezo

1. Características de fabricação
Cerâmica piezoelétrica são caracterizadas pelo tratamento de polarização de cerâmica ferroelétrica sob um campo elétrico atual atual para ter um efeito piezoelétrico. Geralmente, o campo elétrico de polarização é de 3 a 5 kV / mm, a temperatura é de 100 a 150 ° C e o tempo é de 5 a 20 min. Estes três são os principais fatores que afetam o efeito de polarização. Cerâmica piezoelétrica com melhor desempenho, como a cerâmica de titanato de zirconato de chumbo, têm um coeficiente de acoplamento eletromecânico tão alto quanto 0,313 a 0,694.

As cerâmicas piezoelétricas são usadas principalmente na fabricação de transdutores ultra-sônicos, transdutores hidroacústicos, transdutores eletroacústicos, filtros de cerâmica, transformadores cerâmicos, discriminadores cerâmicos, geradores de alta tensão, detectores infravermelhos, dispositivos de superfície acústica, dispositivos eletro-ópticos, giroscópios piezoelétricos.

2. Propriedades cerâmicas
A cerâmica piezoelétrica tem características sensíveis e pode converter vibração mecânica extremamente fraca em sinais elétricos, que podem ser usados ​​em sistemas de sonar, detecção de tempo, proteção ambiental de telemetria, eletrodomésticos, etc. Os terremotos são desastres devastadores, e a fonte do terremoto começa no profundezas da crosta terrestre. Foi difícil prever antes, e os humanos foram apanhados em uma situação embaraçosa. A sensibilidade da cerâmica piezoelétrica à força externa torna possível sentir a perturbação do ar pelos insetos voadores batendo as asas mais de dez metros. Pode ser usado para tornar o sismógrafo piezoelétrico, que pode medir com precisão a intensidade do terremoto e indicar a direção e distância do terremoto. Isso não pode ser uma grande conquista de cerâmica piezoelétrica. A cerâmica piezoelétrica produz uma pequena quantidade de deformação sob a ação de um campo elétrico, até uma fração de um milionésimo de tamanho próprio. Não subestime esta pequena mudança, o mecanismo de controle preciso com base nesse princípio - atuador piezoelétrico, para instrumentação de precisão e controle mecânico, microeletrônica, bioengenharia e outros campos são um grande benefício. Dispositivos de controle de frequência, como ressonadores e filtros, são os dispositivos principais que determinam o desempenho dos dispositivos de comunicação. A cerâmica piezoelétrica tem vantagens óbvias a este respeito. Tem boa estabilidade de frequência, alta precisão e ampla faixa de freqüência, e é pequeno em tamanho, não higroscópico e longa vida. Especialmente em equipamentos de comunicação multicanal, pode melhorar a capacidade anti-interferência, para que o equipamento eletromagnético anterior não possa ser olhado para trás.

3. Aplicação
Cerâmica piezoelétrica são novos materiais eletrônicos funcionais com alta inteligência. Com a pesquisa e melhoria contínua de materiais e processos, a aplicação de cerâmica piezoelétrica está se tornando cada vez mais extensa. Como uma máquina, eletricidade, som, luz e materiais sensíveis ao calor, materiais piezoelétricosTransdutor de disco cerâmico piezoTem sido amplamente utilizado em sensores, transdutores, testes não destrutivos e tecnologias de comunicação. Policrystals são formados por reação de fase sólida em vários países em todo o mundo. E o nome geral da cerâmica ferroelétrica com efeito piezoelétrico pelo tratamento de polarização de alta tensão CC é uma espécie de pesquisa e desenvolvimento que podem atribuir grande importância à energia mecânica para materiais cerâmicos piezoelétricos. Com o desenvolvimento de alta tecnologia, a aplicação de cerâmica piezoelétrica se tornará cada vez mais ampla. Além de ser usado em campos de alta tecnologia, é mais sobre servir pessoas na vida diária e criar uma vida melhor para as pessoas.

Cinco aplicações comuns de cerâmicas piezoelétricas em nossas vidas diárias:
1: Aplicação de efeito piezoelétrico positivo e negativo
2: Buzzer cerâmico piezoelétrico | Alto falante
3: captador cerâmico piezoelétrico
4: transformador piezoelétrico
5: ignitor cerâmico piezoelétrico
Pode-se dizer que, embora a cerâmica piezoelétrica seja um novo material, é bastante civil. É usado em alta tecnologia, mas é mais na vida criar uma vida melhor para as pessoas.